本发明专利技术公开了一种多功能激光雕刻机及雕刻方法，采用分离式模块化设计，包括外观结构模块、平移台模块，电路模块，每个模块用螺丝旋紧的方式拼接，相比现有二维小型雕刻机，模块化的设计更便于更换损坏零件，降低成本，延长使用寿命；所使用的图片格式可为jpg、png、bmp等，相比现有二维小型雕刻机不要求使用矢量图进行雕刻；循迹雕刻、逐点雕刻雕刻方式，针对不同雕刻需求，相比现有二维小型雕刻机可以更高效的完成雕刻；摄像头定位功能，相比现有二维小型雕刻机可以更加直观、准确的实现样品定位；图像处理环节，可以实现可调阈值的二值化、提取单像素边界点等功能，相比现有二维小型激光雕刻机仅有镜像的功能，对用户图像处理环节要求降低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雕刻机
，尤其涉及一种多功能激光雕刻机及雕刻方法，可用于家用个性化小批量的饰品的雕刻和二维雕刻演示。
技术介绍
近些年激光加工技术发展迅速，在各行各业中有了广泛的应用，如石材切割、木工雕刻、模具雕刻等。由于其精度高、效率快等优点，越来越多的工业构件采用激光技术。欧美等发达国家在这方面起步较早，开发设计制造工艺比较成熟，质量稳定，针对不同场合推出了功能相对完善的数控雕刻机。不过这些雕刻机主要是针对工业生产，价格昂贵，一台均价基本在几十万。激光雕刻机从机械结构上分类可分为：二维平面激光雕刻机、三维机械雕刻机以及旋转雕刻机，目前使用较广的是二维平面雕刻机。随着人们对激光加工技术的认识，激光加工的民用需求日益强烈，而市场对民用需求主要针对学校的演示实验和个人DIY。现有激光加工设备大都为工业级，虽然精度很高，体积较大不利于携带，更多是集中生产和演示。可是民用型设备，对于精度要求不是很高，价格也合适，这是工业级设备无法满足的，这就需要一台可以满足个人DIY加工要求，且价格低廉，操作简单便于携带的激光雕刻设备。个人DIY的小型激光雕刻机，主要是采用废旧光驱作为平移台，用亚克力板做支撑架，将光驱放在支撑架上固定，软件上采用简单的G语言编程软件，这种的激光雕刻机小巧，雕刻面积受制于光驱大小，使用者需要一定的理论基础和动手能力,并且该种雕刻机形状不规则导致不方便携带。设计出对使用者友好，便于携带，雕刻面积适中的激光雕刻机是目前的一个热点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种小型激光雕刻机系统以及雕刻方法，外观便携小巧，使用方便，可雕刻皮革、木质等材质的二维激光雕刻机，从而满足人们在日常生活中可DIY小饰品的需求。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种激光雕刻机系统，包括上位机、壳体以及置于壳体内部的激光器、X轴模块(4)、Y轴模块(5)、摄像头(6)、控制模块(7)以及载物台；壳体包括上盖(1)、底座和后盖；所述摄像头(6)和X轴模块(4)均安装在上盖(1)的上部，所述Y轴模块(5)安装在所述底座上，X轴模块(4)和Y轴模块(5)均通过在导轨上配置滑块，并由步进电机驱动的形式实现；所述激光器固定在所述X轴模块(4)的滑块上，载物台用于盛放被雕刻样品，并置于所述Y轴模块(5)中滑块的上表面；所述X轴模块(4)中滑块与Y轴模块(5)中滑块的运动方向互相垂直且均与载物台平面平行；所述激光器的出光口以及摄像头的视场朝向所述载物台,并产生用于雕刻的激光；所述控制模块(7)与上位机相连，接收上位机发送的控制指令；并根据控制指令分别控制激光器的点亮或熄灭，根据控制指令驱动X轴模块(4)和Y轴模块(5)中两个步进电机的运转，从而控制滑块的位置；根据控制指令控制摄像头的打开或关闭，并将摄像头拍摄的视频传输回上位机；所述上位机包括逐点雕刻模块、循迹雕刻模块以及图像处理模块；其中，所述图像处理模块向用户提供图像处理界面，并将用户指定的原始图像显示在图像处理界面上；对所述原始图像进行二值化，得到待雕刻图像，并在图像处理界面上显示；根据用户选择，图像处理模块对待雕刻图像求边界，得到待雕刻图像的边界图像，并显示在图像处理界面上；所述逐点雕刻模块向用户提供逐点雕刻界面，在雕刻开始之前，显示所述摄像头(6)拍摄的视频，供用户调整被雕刻样品在载物台的位置；所述逐点雕刻模块调用所述待雕刻图像，并在图像的每一行像素中扫描出每个需要雕刻的像素点，获取需要雕刻的像素点的位置，获得该行位置的Y值，根据该行位置的Y值向控制模块(7)发送Y轴模块(5)中电机的运转指令；根据该位置的X值向控制模块(7)发送X轴模块(4)中电机的运转指令，当X轴模块(4)中滑块运动到需要雕刻的位置，向控制模块(7)发送激光器点亮指令，经过设定的时间后，向控制模块(7)发送激光器熄灭指令；根据本行下一点的X轴位置，向控制模块(7)发送X轴模块(4)中电机的运转指令，直到本行雕刻结束；当一行雕刻结束后，进行下一行的雕刻时，获得该行位置的Y值，根据该行位置的Y值向控制模块(7)发送Y轴模块(5)中电机的运转指令；如此类推，直至待雕刻图像的所有点雕刻完成；所述循迹雕刻模块向用户提供循迹雕刻界面，在雕刻开始之前，显示所述摄像头拍摄的视频，供用户调整被雕刻样品在载物台的位置；所述循迹雕刻模块调用所述待雕刻图像的边界图像，并获得开始雕刻第一点的位置，根据该位置，向控制模块(7)发送X轴模块(4)和/或Y轴模块(5)发送运动指令；到位后，向控制模块(7)发送激光器点亮指令，经过设定的时间后，向控制模块(7)发送激光器熄灭指令；当雕刻完第一个点之后，扫描待雕刻图像上该第一个点周围的左上、正上、右上、正左、正右、左下、正下、右下的8个坐标点，以顺时针方向从正上的坐标点开始扫描，将扫描到的第一个需要被雕刻的点，作为下一个要雕刻的点，依据该点的位置，依次向控制模块(7)发送X轴模块(4)、Y轴模块(5)发送运动指令以及激光器点亮指令，直至该边界图像雕刻完毕，将该边界从待雕刻图像中删除，图像处理模块再次得到待雕刻图像的边界图像，循迹雕刻模块继续对新产生的边界图像进行雕刻，以此类推，至所有点雕刻完毕。较佳的，上位机与所述控制模块(7)间通信通过USB串口、蓝牙或者WIFI实现。较佳的，所述图像处理模块在图像处理界面上设置二值化阈值输入端口，图像处理模块根据用户输入的二值化阈值对原始图像进行二值化处理。较佳的，所述图像处理模块在图像处理界面上设置缩放比例输入端口，图像处理模块根据用户输入的缩放比例对原始图像进行缩放处理。较佳的，所述图像处理模块在图像处理界面上设置是否需要镜像的输入端口，图像处理模块根据用户的镜像需求对原始图像进行镜像处理，并且进行二值化处理，得到待雕刻图像。一种激光雕刻机系统的逐点雕刻方法，包括如下步骤：步骤1、将待雕刻图像中需要雕刻的像素点定义为T点，将不需要雕刻的点定义为F点；步骤2、针对待雕刻图像的每一行进行如下操作：1、提取出本行中从第一个T点到最后一个T之间所有的点；2、提取出待雕刻图像每一行的第一个T点的位置，称之为左端点；3、提取出最后一个T点的位置，称之为右端点；步骤3、将待雕刻图像中左上角的点设为第一个点，从该第一个点所在的行开始，从左向右依次雕刻，在T点位置控制激光器点亮，在F点控制激光器不亮；步骤4、当雕刻完整行后，将当前点作为参考，计算当前点分别与下一行左右两端点之间的距离，判断下一行哪个端点距离当前点最近，则驱动X轴模块(4)的电机带动滑块移动至该点位置，同时驱动Y轴模块(5)的电机带动滑块向下移动一行；若下一行无T点，则驱动Y轴模块(5)的电机带动滑块再向下移动一行；若选择的下一行的端点为左端点，则下一行从左向右雕刻，若选择的下一行的端点为右端点，下一行从右向左雕刻；以此类推，最终雕刻到图片的最后一行，或剩下的所有行中无一T点。一种激光雕刻机系统的对待雕刻图像求边界方法，包括：令待雕刻图片的大小表示为a×b；根据黑白两种颜色将待雕刻图片表示为共有a列b行的布尔(T、F)数组，其中T表示黑色，需要雕刻，F表示白色，不需要雕刻；判断在数组中的某一点A是否为边界点，则根据将其周围的8个点的状态进行判断其中，8个点分别为：左和右、上和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光雕刻机系统，其特征在于，包括上位机、壳体以及置于壳体内部的激光器、X轴模块(4)、Y轴模块(5)、摄像头(6)、控制模块(7)以及载物台；壳体包括上盖(1)、底座和后盖；所述摄像头(6)和X轴模块(4)均安装在上盖(1)的上部，所述Y轴模块(5)安装在所述底座上，X轴模块(4)和Y轴模块(5)均通过在导轨上配置滑块，并由步进电机驱动的形式实现；所述激光器固定在所述X轴模块(4)的滑块上，载物台用于盛放被雕刻样品，并置于所述Y轴模块(5)中滑块的上表面；所述X轴模块(4)中滑块与Y轴模块(5)中滑块的运动方向互相垂直且均与载物台平面平行；所述激光器的出光口以及摄像头的视场朝向所述载物台,并产生用于雕刻的激光；所述控制模块(7)与上位机相连，接收上位机发送的控制指令；并根据控制指令分别控制激光器的点亮或熄灭，根据控制指令驱动X轴模块(4)和Y轴模块(5)中两个步进电机的运转，从而控制滑块的位置；根据控制指令控制摄像头的打开或关闭，并将摄像头拍摄的视频传输回上位机；所述上位机包括逐点雕刻模块、循迹雕刻模块以及图像处理模块；其中，所述图像处理模块向用户提供图像处理界面，并将用户指定的原始图像显示在图像处理界面上；对所述原始图像进行二值化，得到待雕刻图像，并在图像处理界面上显示；根据用户选择，图像处理模块对待雕刻图像求边界，得到待雕刻图像的边界图像，并显示在图像处理界面上；所述逐点雕刻模块向用户提供逐点雕刻界面，在雕刻开始之前，显示所述摄像头(6)拍摄的视频，供用户调整被雕刻样品在载物台的位置；所述逐点雕刻模块调用所述待雕刻图像，并在图像的每一行像素中扫描出每个需要雕刻的像素点，获取需要雕刻的像素点的位置，获得该行位置的Y值，根据该行位置的Y值向控制模块(7)发送Y轴模块(5)中电机的运转指令；根据该位置的X值向控制模块(7)发送X轴模块(4)中电机的运转指令，当X轴模块(4)中滑块运动到需要雕刻的位置，向控制模块(7)发送激光器点亮指令，经过设定的时间后，向控制模块(7)发送激光器熄灭指令；根据本行下一点的X轴位置，向控制模块(7)发送X轴模块(4)中电机的运转指令，直到本行雕刻结束；当一行雕刻结束后，进行下一行的雕刻时，获得该行位置的Y值，根据该行位置的Y值向控制模块(7)发送Y轴模块(5)中电机的运转指令；如此类推，直至待雕刻图像的所有点雕刻完成；所述循迹雕刻模块向用户提供循迹雕刻界面，在雕刻开始之前，显示所述摄像头拍摄的视频，供用户调整被雕刻样品在载物台的位置；所述循迹雕刻模块调用所述待雕刻图像的边界图像，并获得开始雕刻第一点的位置，根据该位置，向控制模块(7)发送X轴模块(4)和/或Y轴模块(5)发送运动指令；到位后，向控制模块(7)发送激光器点亮指令，经过设定的时间后，向控制模块(7)发送激光器熄灭指令；当雕刻完第一个点之后，扫描待雕刻图像上该第一个点周围的左上、正上、右上、正左、正右、左下、正下、右下的8个坐标点，以顺时针方向从正上的坐标点开始扫描，将扫描到的第一个需要被雕刻的点，作为下一个要雕刻的点，依据该点的位置，依次向控制模块(7)发送X轴模块(4)、Y轴模块(5)发送运动指令以及激光器点亮指令，直至该边界图像雕刻完毕，将该边界从待雕刻图像中删除，图像处理模块再次得到待雕刻图像的边界图像，循迹雕刻模块继续对新产生的边界图像进行雕刻，以此类推，至所有点雕刻完毕。...
【技术特征摘要】
1.一种激光雕刻机系统，其特征在于，包括上位机、壳体以及置于壳体内部的激光器、X轴模块(4)、Y轴模块(5)、摄像头(6)、控制模块(7)以及载物台；壳体包括上盖(1)、底座和后盖；所述摄像头(6)和X轴模块(4)均安装在上盖(1)的上部，所述Y轴模块(5)安装在所述底座上，X轴模块(4)和Y轴模块(5)均通过在导轨上配置滑块，并由步进电机驱动的形式实现；所述激光器固定在所述X轴模块(4)的滑块上，载物台用于盛放被雕刻样品，并置于所述Y轴模块(5)中滑块的上表面；所述X轴模块(4)中滑块与Y轴模块(5)中滑块的运动方向互相垂直且均与载物台平面平行；所述激光器的出光口以及摄像头的视场朝向所述载物台,并产生用于雕刻的激光；所述控制模块(7)与上位机相连，接收上位机发送的控制指令；并根据控制指令分别控制激光器的点亮或熄灭，根据控制指令驱动X轴模块(4)和Y轴模块(5)中两个步进电机的运转，从而控制滑块的位置；根据控制指令控制摄像头的打开或关闭，并将摄像头拍摄的视频传输回上位机；所述上位机包括逐点雕刻模块、循迹雕刻模块以及图像处理模块；其中，所述图像处理模块向用户提供图像处理界面，并将用户指定的原始图像显示在图像处理界面上；对所述原始图像进行二值化，得到待雕刻图像，并在图像处理界面上显示；根据用户选择，图像处理模块对待雕刻图像求边界，得到待雕刻图像的边界图像，并显示在图像处理界面上；所述逐点雕刻模块向用户提供逐点雕刻界面，在雕刻开始之前，显示所述摄像头(6)拍摄的视频，供用户调整被雕刻样品在载物台的位置；所述逐点雕刻模块调用所述待雕刻图像，并在图像的每一行像素中扫描出每个需要雕刻的像素点，获取需要雕刻的像素点的位置，获得该行位置的Y值，根据该行位置的Y值向控制模块(7)发送Y轴模块(5)中电机的运转指令；根据该位置的X值向控制模块(7)发送X轴模块(4)中电机的运转指令，当X轴模块(4)中滑块运动到需要雕刻的位置，向控制模块(7)发送激光器点亮指令，经过设定的时间后，向控制模块(7)发送激光器熄灭指令；根据本行下一点的X轴位置，向控制模块(7)发送X轴模块(4)中电机的运转指令，直到本行雕刻结束；当一行雕刻结束后，进行下一行的雕刻时，获得该行位置的Y值，根据该行位置的Y值向控制模块(7)发送Y轴模块(5)中电机的运转指令；如此类推，直至待雕刻图像的所有点雕刻完成；所述循迹雕刻模块向用户提供循迹雕刻界面，在雕刻开始之前，显示所述摄像头拍摄的视频，供用户调整被雕刻样品在载物台的位置；所述循迹雕刻模块调用所述待雕刻图像的边界图像，并获得开始雕刻第一点的位置，根据该位置，向控制模块(7)发送X轴模块(4)和/或Y轴模块(5)发送运动指令；到位后，向控制模块(7)发送激光器点亮指令，经过设定的时间后，向控制模块(7)发送激光器熄灭指令；当雕刻完第一个点之后，扫描待雕刻图像上该第一个点周围的左上、正上、右上、正左、正右、左下、正下、右下的8个坐标点，以顺时针方向从正上的坐标点开始扫描，将扫描到的第一个需要被雕刻的点，作为下一个要雕刻的点，依据该点的位置，依次向控制模块(7)发送X轴模块(4)、Y轴模块(5)发送运动指令以及激光器点亮指令，直至该边界图像雕刻完毕，将该边界从待雕刻图像中删除，图像处理模块再次得到待雕刻图像的边界图像，循迹雕刻模块继续对新产生的边界图像进行雕刻，以此类推，至所有点雕刻完毕。2.如权利要求1所述的一种激光雕刻机系统，其特征在于，上位机与所述控制模块(...
【专利技术属性】
技术研发人员：张米乐，吴英，李琨，李依涵，苏波，何敬锁，崔海林，张盛博，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。